基于金纳米颗粒/Polymer复合结构的MEMS嵌入式高灵敏度力敏检测元件基础研究

本项目研究目标是揭示微纳机械结构中金属纳米颗粒/Polymer复合结构纳米颗粒间的电子遂穿效应对外部力学信号产生的机械结构的应力或应变的敏感机理，并开发出基于片内集成金纳米颗粒/Polymer复合材料敏感器件的嵌入式微纳机械结构力电特性测试方法，突破金纳米颗粒/Polymer复合材料嵌入式微纳机械结构加工工艺，结合在高灵敏MEMS加速度计传感器，验证基于金纳米颗粒/Polymer复合材料体器件嵌入式微纳机械结构的高灵敏度特性，发展一类具有自主知识产权的高灵敏、高精度的新型力敏MEMS传感器件。

基于金属纳米颗粒及其Polymer复合纳米膜的研究引起国际上研究人员的关注，结合传统的MEMS结构，可以实现高灵敏力敏检测。但国内外对其自组装工艺还缺乏系统的研究，尤其是在系统研究其自组装工艺及和传统MEMS工艺兼容性方面，还未见有报道。在此应用背景下，该课题组成员结合近年来在MEMS传感器、微纳材料合成、表征、自组装及应用等各个领域内的研究成果，系统研究了不同工艺条件下纳米颗粒自组装理论模型；解决了纳米制造工艺中Top-down与Bottom-up的工艺兼容问题；突破金纳米颗粒及其Polymer功能化复合纳米薄膜嵌入式微纳结构的加工工艺难题；验证了基于金纳米颗粒/Polymer复合纳米膜器件嵌入式微纳机械结构的高灵敏度特性；通过调节自组装结构的维数、特征尺寸、功能化Polymer材料特性等参数，实现高灵敏度力敏检测功能；为MEMS传感器的设计提供了一种全新的、高灵敏度的信号检测方式。